DE3907289A1 - Stellantrieb fuer sicherheitsventile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für Sicher­ heitsventile von Sicherheitsstationen zur Dosierung von Energie­ strömen in Form von Gasen, Dämpfen oder Wasser in Wärme- oder Industriekraftwerken, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Verfahrens- und Kraftwerkstechnik müssen Energieströme verschiedenster Art reduziert bzw. dosiert werden. Dies geschieht überwiegend über entsprechende Reduzierventile in Ver­ bindung mit verschiedenartigen Stellantrieben. Gleichzeitig müssen alle Rohrleitungssysteme und Behälter bzw. Komponenten gegen zu hohe Drücke geschützt werden. Diese Aufgaben werden meistens von Sicherheitsventilen der verschiedensten Bauarten übernommen.

Sollen dabei von den Sicherheitsventilen die in Strömungsrichtung vor den Sicherheitsventilen liegenden Rohrleitungs- und Behälter­ systeme vor Überdruck geschützt werden, dann spricht man von Sicherheitsventilen mit positiver Wirkungsrichtung. Dabei müssen die Sicherheitsventile bei Überdruck sicher öffnen. Müssen die in Strömungsrichtung nach den Sicherheitsventilen liegenden Systeme gegen Überdruck geschützt werden, dann spricht man von Sicherheitsventilen mit negativer Wirkungsrichtung. Die Sicher­ heitsventile müssen hier sicher schließen.

Sicherheitsstationen bzw. die zugehörigen Sicherheitsventile und Stellantriebe sollen beide Aufgaben, nämlich

• - definierte Reduzierung bzw. Dosierung der Energieströme
• - und Schutz der Anlagensysteme vor Überdrücken

übernehmen. Handelt es sich bei diesen Sicherheitsstationen um Dampfventile, bei denen durch Kühlwasserzuführung der Dampf gleichzeitig auch noch gekühlt wird, dann spricht man von Sicher­ heitsdampfumformstationen.

Ausgehend von einem Stellantrieb der gattungsgemäßen Art, der z. B. durch die Siemens Werbeschrift "Hochdruck- und Niederdruck- Umleitstationen für Kraftwerke mit fossiler Feuerung", Bestell-Nr. A 19 100-E 621-A7-V1 im wesentlichen bekannt ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen so auszubilden, daß grundsätzlich eine Sicherheitsstation mit positiver oder mit negativer Wirkungsrichtung realisiert werden kann. Insbesondere soll die Sicherheit von sogenannten Bypass-Stationen erhöht werden, die Stellzeiten sollen verkürzt werden, die Anschluß­ leistungen der Stellantriebe sollen verkleinert und schließlich soll ohne Einbuße an Funktionstüchtigkeit auch eine günstige Preisstellung erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 13 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß für den Stellantrieb nun nicht mehr ein gesonderter Schnellgangmotor mit z. B. bis zu 27 kW Leistung verwendet werden muß; der Antrieb der Ventilspindel im Sicherheits-Auslösefall erfolgt vielmehr eigenmediumbetätigt. Es entfallen auch geson­ derte Hydraulikantriebe oder druckentlastete Stellglieder, welche stetige Leckverluste aufweisen.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung, in welcher drei Aus­ führungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt sind, Aufbau und Funktion dieser Beispiele sowie weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes erläutert. In der Zeichnung zeigen in teils perspektivischer, teils axial geschnittener und teils schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Stellantrieb für ein Sicherheitsventil mit posi­ tiver Wirkungsrichtung, d.h., das Sicherheitsventil öffnet, wenn auf der Zuströmseite des Ventils der Ansprechdruck erreicht wird;

Fig. 2 in entsprechender Darstellung zu Fig. 1 einen Stellantrieb für ein Sicherheitsventil mit negativer Wirkungsrich­ tung, d. h., das Sicherheitsventil schließt, wenn auf seiner Abströmseite der Ansprechdruck erreicht wird;

Fig. 3 in entsprechender Darstellung zu Fig. 1 und Fig. 2 einen Stellantrieb für ein gleichfalls eigenmediumbetätigtes Sicherheitsventil, welches im Prinzip so aufgebaut ist wie dasjenige nach Fig. 1, bei dem jedoch zwei zusätz­ liche Sicherheitsstränge vorgesehen sind;

Fig. 4 schematisch-vereinfacht ein Planetengetriebe, wie es bei den Stellantrieben nach Fig. 1-3 Verwendung findet;

Fig. 5 die Draufsicht auf die Anordnung Hohlrad-Planetenrad-Son­ nenrad nach Fig. 4 und

Fig. 6 eine Tabelle zu Fig. 4 und 5, aus der sich zusätzliche Hinweise zur Funktion der Schnellgangeinrichtung ergeben.

Im folgenden werden Aufbau und Funktion der drei Ausführungsbei­ spiele in der Reihenfolge der Fig. 1 bis 3 und sodann die Fig. 4 bis 6 erläutert.

Die Funktion der Sicherheitsstation mit eigenmediumbetätigter Sicherheitsfunktion in positiver Wirkungsrichtung zeigt Fig. 1. Ein Dampfventil mit dem Gehäuse 1 wird über den Eintritts­ stutzen 2 gegen den Drosselkörper 3 (hier z. B. ein Parabol­ drosselkörper) angeströmt. Der Dampf übt eine Axialkraft auf den Drosselkörper 3, die Spindel 4 und die Spindelmutter 5 aus, die proportional dem wirksamen Drosselkörperquerschnitt und der Druckdifferenz zwischen dem Eintrittstutzen 2 und dem Austritts­ stutzen 6 ist und in Auf-Richtung wirkt.

Die vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte Axialkraft wird in der nichtselbsthemmenden - im Gegensatz zu herkömmlichen Spindel­ muttern - und drehbar gelagerten Spindelmutter 5 in ein Dreh­ moment umgewandelt, das über das mit der Spindelmutter 5 fest verbundene Spindelmuttergehäuse 7 auf den Abtriebswellenzapfen 8 des Stellantriebs übertragen wird.

Von dem Abtriebswellenzapfen 8 gelangt das Drehmoment über die Planetengetriebestufe 11 einerseits auf die ebenfalls - im Gegensatz zu herkömmlichen Planetengetrieben - nichtselbst­ hemmende Schneckenstufe 9, die bei Drücken unterhalb des Sicherheitsdruckes mit der Bremsvorrichtung 10 festgebremst ist, und andererseits auf die selbsthemmende Schneckenstufe 12 und wird dort kompensiert.

Auf diese selbsthemmende Schneckenstufe 12 wirkt auch der Stellantriebsmotor 13, der im Normalbetrieb - über die Leittechnik angesteuert - die Verstellung des Drosselkörpers 3 bewirkt.

Die Funktion der Schneckenstufe 12, die Wirkung des Regelmotors 13 (auch als Antriebs- oder Stellmotor bezeichnet), die dreh­ momentabhängige Absteuerung durch Verschieben der Schnecke und Eindrücken der Drehmomentfeder 14 entsprechen der bisherigen bewährten Stellantriebstechnik (z. B. Siemens Stellantriebe).

Erhöht sich der Druck in dem Eintrittstutzen 2 bzw. in den davorliegenden Systemen über den an den Druckwächtern 15 einer Druckwächteranordnung DA eingestellten Wert, dann öffnen die Schaltkontakte und die angeschlossenen Bremsmagnete einer Brems­ magnetanordnung EM werden spannungslos und fallen in ihre Ruhelage zurück.

Die mechanische Kopplung der Bremsmagnete 16 mit der Brems­ vorrichtung 10 in Verbindung mit den Federn 17 ist so aufgebaut, daß bereits das Abfallen eines Bremsmagnetes die sichere Lüftung der Bremsvorrichtung 10 bewirkt.

Mit dem Lüften der Bremsvorrichtung 10 wird die nichtselbst­ hemmende Schneckenstufe 9 freigegeben.

Der vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte, über den Drosselkörper 3 und die Ventilspindel 4 wirkende Axialschub wird in der nicht­ selbsthemmenden Spindelmutter 5 in ein Drehmoment umgewandelt und versetzt Spindelmutter 5, Spindelmuttergehäuse 7, Abtriebs­ wellenzapfen 8, Planetengetriebestufe 11 und nichtselbst­ hemmende Schneckenstufe 9 in eine Drehbewegung. Enstsprechend der Gewindesteigung in der Spindelmutter 5 bewegen sich dabei der Drosselkörper 3 und die Ventilspindel 4 nach oben. Das Ventil wird, solange wenigstens einer der Schaltkontakte an den Druckwächtern 15 geöffnet bleibt, bis zu Aufendlage geöffnet. Bei vorzeitigem Druckabbau und dem hiermit verbundenen Schließen der Kontakte an den Druckwächtern 15 wird durch das Abbremsen der nichtselbsthemmenden Schneckenstufe 9 über die Bremsvorrichtung 10 der eigenmediumbetätigte Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) beendet.

Es ist auch möglich, über die Handtaste 18 gezielte Teil- oder Vollhubprüfungen unterhalb des Ansprechdruckes der Druckwächter 15 durchzuführen.

Der eigenmediumbetätigte Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) kann aus der Zuendlage und aus jeder beliebigen Zwischenlage erfolgen.

Bei Ausfall der Versorgungsspannung an den Druckwächtern 15 erfolgt ebenfalls die Freigabe des eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgangs (Sicherheitshub).

Der eigenmediumbetätigte Öffnungvorgang (Sicherheitshub) erfolgt auch dann, wenn bei geöffneten Kontakten der Druck­ wächter 15 der Regelmotor 13 gleichzeitig in Zu-Richtung betätigt wird. Der Ausgleich erfolgt dabei über die Planeten­ getriebestufe 11.

Wird der Regelmotor 13 bei ausgelöstem Sicherheitshub gleich­ zeitig in Auf-Richtung (Sicherheitsrichtung) betätigt, dann wird diese Stellbewegung noch zusätzlich dem eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgang überlagert. Dies bewirkt die Klinke 19 eines Richtgesperrs RG, die in das gezahnte Sperrad 10 b der Brems­ vorrichtung 10 eigreift und dieses nur in der vom eigenmedium­ betätigten Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) erzeugten Dreh­ richtung freigibt.

Die Funktion der Sicherheitsstation mit eigenmediumbetätigter Sicherheitsfunktion in negativer Richtung zeigt Fig. 2. Das Dampfventil mit dem Gehäuse 1 wird über den Eintrittsstutzen 2 a von oben über den Drosselkörper 3 a (hier z. B. ein Lochdrossel­ körper) angeströmt.

Der Dampf übt eine Axialkraft auf den Drosselkörper 3 a, die Spindel 4 und die Spindelmutter 5 aus, die proportional dem wirksamen Drosselkörperquerschnitt und der Druckdifferenz zwischen dem Eintrittsstutzen 2 a und dem Austrittsstutzen 6 a ist und in Zu-Richtung wirkt.

Die vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte Axialkraft wird in der nichtselbsthemmenden - im Gegensatz zu herkömmlichen Spindel­ muttern - und drehbar gelagerten Spindelmutter 5 in ein Dreh­ moment umgewandelt, das über das mit der Spindelmutter fest verbundenen Spindelmuttergehäuse 7 auf den Abtriebswellenzapfen 8 des Stellantriebs übertragen wird.

Von dem Abtriebswellenzapfen 8 gelangt das Drehmoment über die Planetengetriebestufe 11 einerseits auf die ebenfalls - im Gegensatz zu herkömmlichen Planetengetrieben - nichtselbst­ hemmende Schneckenstufe 9, die bei Drücken unterhalb des Sicherheitsdruckes mit der Bremsvorrichtung 10 festgebremst ist, und andererseits auf die selbsthemmende Schneckenstufe 12 und wird dort kompensiert.

Auf diese selbsthemmende Schneckenstufe 12 wirkt auch der Regel­ motor 13, der im Normalbetrieb - über die Leittechnik angesteuert - die Verstellung des Drosselkörpers 3 a bewirkt.

Die Funktion der Schneckenstufe 12, die Wirkung des Regelmotors 13, die drehmomentabhängige Absteuerung durch Verschieben der Schnecke und Eindrücken der Drehmomentfeder 14 entsprechen der bisherigen bewährten Stellantriebstechnik (z. B. Siemens Stell­ antriebe). Erhöht sich der Druck in dem Austrittsstutzen 6 a bzw. in den dahinterliegenden Systemen über den an den Druckwächtern 15 eingestellten Wert, dann öffnen die Schaltkontakte 26 und die angeschlossenen Bremsmagnete 16 werden spannungslos und fallen in ihre Ruhelage zurück.

Die mechanische Kopplung der Bremsmagnete 16 mit der Bremsvorrichtung 10 in Verbindung mit den Federn 17 ist so auf­ gebaut, daß bereits das Abfallen eines Magnetes die sichere Lüftung der Bremsvorrichtung 10 bewirkt.

Mit dem Lüften der Bremsvorrichtung 10 wird die nichtselbst­ hemmende Schneckenstufe 9 freigegeben.

Der vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte, über den Drosselkörper 3 a und die Ventilspindel 4 wirkende Axialschub wird in der nicht­ selbsthemmenden Spindelmutter 5 in ein Drehmoment umgewandelt und versetzt Spindelmutter 5, Spindelmuttergehäuse 7, Abtriebs­ stutzen 8, Planetengetriebstufe 11 und nichtselbsthemmende Schneckenstufe 9 in eine Drehbewegung. Entsprechend der Gewinde­ steigung in der Spindelmutter 5 bewegen sich dabei der Drossel­ körper 3 a und die Ventilspindel 4 nach unten. Das Ventil wird, solange wenigstens einer der Schaltkontakte an den Druckwächtern 15 geöffnet bleibt, bis zur Zuendlage geschlossen.

Bei vorzeitigem Druckabbau und dem hiermit verbundenen Schließen der Kontakte an den Druckwächtern 15 wird durch das Abbremsen der nichtselbsthemmenden Schneckenstufe 9 über die Bremsvorrich­ tung 10 der eigenmediumbetätigte Schließvorgang (Sicherheitshub) beendet.

Es ist auch möglich, über die Handtaster 18 gezielte Teil- oder Vollhubprüfungen unterhalb des Ansprechdrucks der Druckwächter 15 durchzuführen.

Der eigenmediumbetätigte Schließvorgang (Sicherheitshub) kann aus der Aufendlage und aus jeder beliebigen Zwischenlage erfolgen.

Bei Ausfall der Versorgungsspannung an den Druckwächtern 15 erfolgt ebenfalls die Freigabe des eigenmediumbetätigten Schließ­ vorgangs (Sicherheitshub).

Der eigenmediumbetätigte Schließvorgang (Sicherheitshub) erfolgt auch dann, wenn bei geöffneten Kontakten der Druckwächter 15 der Regelmotor 13 gleichzeitig in Auf-Richtung betätigt wird. Der Ausgleich erfolgt dabei über die Planetengetriebestufe 11.

Wird der Regelmotor 13 bei ausgelöstem Sicherheitshub gleichzei­ tig in Zu-Richtung (Sicherheitsrichtung) betätigt, dann wird diese Stellbewegung noch zusätzlich dem eigenmediumbetätigten Schließvorgang überlagert. Dies bewirkt die Klinke 19 a, die in das gezahnte Sperrad 10 a der Bremsvorrichtung 10 eingreift und dieses nur in der vom eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) erzeugten Drehrichtung freigibt. Bei der Sicherheitsfunktion in negativer Richtung ist diese Drehrichtung entgegengesetzt zu derjenigen bei der Sicherheitsfunktion in positiver Richtung.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bezieht sich ebenfalls auf eine Sicherheitsstation, die geeignet ist, in der Verfahrens­ technik Energieströme (Gase, Wasser) zu reduzieren, zu dosieren und gleichzeitig die Anlagensysteme sicher vor Überdruck zu schützen, und zwar mit eigenmediumbetätigter Sicherheitsfunktion in Öffnungsrichtung.

Die Sicherheisstation besteht im wesentlichen aus einem Betriebs­ strang und zwei zusätzlichen Sicherheitssträngen. Die Auslösung des Sicherheishubes kann sowohl über den Betriebsstrang als auch über jeden einzelnen Sicherheitsstrang bewirkt werden. Der Betriebsstrang setzt sich aus einem motorischen Stellantrieb, einer nichtselbsthemmenden Spindelmutter und dem Stellorgan mit Drosselkörper zusammen.

Die beiden zusätzlichen, voneinander unabhängigen, Sicherheits­ stränge sind zwischen der Spindelmutter und dem Stellorgan des Betriebsstranges angeordnet. Sie bestehen aus festbremsbaren, nichtselbsthemmenden Gewindestufen. Im festgebremsten Zustand bilden die Sicherheitsstränge eine starre Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem Stellorgan des Betriebsstranges. Entsprechend der Anströmrichtung des Drosselkörpers im Stellorgan erfolgt die Betätigung des Sicherheitshubes durch das Eigenmedium.

Der motorische Stellantrieb ist eine Abwandlung des bewährten Siemens Zweimotorenantriebes mit Planetengetriebe. Die bisherige Eingriffsstelle des Schnellgangmotors - eine selbsthemmende Schneckenstufe - wird durch eine nichtselbsthemmende Schnecken­ stufe mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung an der Schneckenwelle ersetzt. Während des Normalbetriebs bleibt diese nichtselbsthemmende Schneckenstufe festgebremst, beim Ansprechen der Sicherheitsfunktion lüftet die Bremsvorrichtung und gibt die Schneckenstufe zum eigenmediumbetätigten Sicherheitshub des Betriebsstrangs frei.

Das zum Ausführen des Sicherheitshubes über den Betriebsstrang erforderliche Drehmoment wird durch das Eigenmedium über den Drosselkörper, die Ventilspindel, das Spindelgestänge, die fest­ gebremsten Sicherheitsstränge und die nichtselbsthemmende Spindelmutter auf den motorischen Stellantrieb gebracht.

Die Ausführung des Sicherheitshubs über die Sicherheitsstränge erfolgt durch Lüften der zugehörigen Bremsvorrichtungen an den Spindelmuttern der nichtselbsthemmenden Gewindestufen der Sicherheitsstränge. Die verdrehsicher befestigten Spindelwellen werden durch die Kraft des Eigenmediums in die Muttern gedrückt, versetzen diese bei gelüfteter Bremse in eine Drehbewegung und ermöglichen dadurch das sichere Öffnen des Stellorgans. Beide Sicherheitsstränge arbeiten dabei vollkommen unabhängig von­ einander. Zum sicheren Öffnen des Stellorgans genügt bereits das Lüften der Bremsvorrichtung an einem Sicherheitsstrang.

Der Betriebsstrang BS besteht im wesentlichen aus einem motori­ schen Stellantrieb, einer nichtselbsthemmenden Spindelmutter 5 und dem Stellorgan 1, 3.

Die beiden Sicherheitsstränge SSt 1, SSt 2 bestehen aus je einer festbremsbaren, nichtselbsthemmenden Schneckenstufe 20 a, 23; 20 b 23, die angekoppelt über ein geeignetes Spindelgestänge 4 a, 4 b zwischen der Spindelmutter 5 und dem Stellorgan 1, 3 angeordnet sind.

Ein Dampfventil mit dem Gehäuse 1 wird über den Eintrittsstutzen 2 gegen den Drosselkörper 3 (hier z. B. ein Paraboldrosselkörper) angeströmt. Der Dampf übt eine Axialkraft auf den Drossel­ körper 3, die Spindel 4, die Spindelgestänge in Form eines Sicherheitshebels 4 a und einer Gehäusebrücke 4 b, die Sicher­ heitsspindeln 20 a und 20 b und die Spindelmutter 5 aus, die proportional dem wirksamen Drosselkörperquerschnitt und der Druckdifferenz zwischen dem Eintrittstutzen 2 und dem Austritts­ stutzen 6 ist und in Auf-Richtung wirkt.

Die vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte Axialkraft wird in der nichtselbsthemmenden und drehbar gelagerten Spindelmutter 5 in ein Drehmoment umgewandelt, das über das mit der Spindelmutter 5 festverbundenen Spindelmuttergehäuse 7 auf den Abtriebswellen­ zapfen 8 des Stellantriebs übertragen wird.

Von dem Abtriebswellenzapfen 8 gelangt das Drehmoment über die Planetengetriebestufe 11 und die ebenfalls nichtselbsthemmende Schneckenstufe 9, die bei Drücken unterhalb des Sicherheits­ drucks mit der Bremsvorrichtung 10 festgebremst ist, auf die selbsthemmende Schneckenstufe 12 und wird dort kompensiert.

Auf diese selbsthemmende Schneckenstufe 12 wirkt auch der Regel­ motor 13, der im Normalbetrieb - über die Leittechnik angesteuert - die Verstellung der Drosselkörpers 3 bewirkt.

Die Funktion der Schneckenstufe 12, die Wirkung des Regelmotors 13, die drehmomentabhängige Absteuerung durch Verschieben der Schnecke und Eindrücken der Drehmomentfeder 14 entsprechen der bisherigen bewährten Stellantriebstechnik (z. B. Siemens Stell­ antriebe).

Erhöht sich der Druck in dem Eintrittstutzen 2 bzw. in den davorliegenden Systemen über den an den Druckwächtern 15 a, 15 b und 15 c eingestellten Wert, dann öffnen die Schaltkontakte und die angeschlossenen Magnete 16 a, 16 b und 16 c werden spannungs­ los und fallen in ihre Ruhelage zurück.

Mit dem Lüften der Bremsvorrichtung wird die nichtselbsthemmende Schneckenstufe 9 freigegeben.

Der vom Eigenmedium (Dampf) erzeugte, über den Drosselkörper 3, die Ventilspindel 4, das Spindelgestänge 4 a und 4 b mit den Sicherheitsspindeln 20 a und 20 b wirkende Axialschub wird in der nichtselbsthemmenden Spindelmutter 5 in ein Drehmoment umgewan­ delt und versetzt Spindelmutter 5, Spindelmuttergehäuse 7, Abtriebswellenzapfen 8, nichtselbsthemmende Schneckenstufe 9 und Planetenstufe 11 in eine Drehbewegung. Entsprechend der Gewindesteigung in der Spindelmutter 5 bewegen sich dabei der Drosselkörper 3, die Ventilspindel 4 und das Spindelgestänge 4 a und 4 b mit den Sicherheitsspindeln 20 a und 20b nach oben. Das Ventil wird, wenn der Schaltkontakt des Druckwächters 15 a so lange geöffnet bleibt, bis zur Aufendlage geöffnet.

Bei vorzeitigem Druckabbau und dem hiermit verbundenen Schließen des Druckwächterkontaktes 15 a wird durch das Abbremsen der nichtselbsthemmenden Schneckenstufe 9 über die Bremsvorrichtung 10 der eigenmediumbetätigte Öffnungsvorgang des Betriebs­ stranges BS (Sicherheitshub) beendet.

Es ist auch möglich, über den Handtaster 18 a gezielte Teil- oder Vollhubprüfungen unterhalb des Ansprechdruckes des Druck­ wächters 15 a durchzuführen.

Der eigenmediumbetätigte Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) des Betriebsstrangs BS kann aus der Zuendlage und aus jeder beliebigen Zwischenlage erfolgen.

Bei Ausfall der Versorgungsspannung an dem Druckwächter 15 a erfolgt ebenfalls die Freigabe des eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgangs (Sicherheitshub) über den Betriebsstrang BS.

Der eigenmediumbetätigte Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) des Betriebsstrangs BS erfolgt auch dann, wenn bei geöffnetem Druck­ wächterkontakt 15 a der Regelmotor 13 gleichzeitig in Zu-Richtung betätigt wird. Der Ausgleich erfolgt dabei über die Planeten­ getriebestufe 11.

Wird der Regelmotor 13 bei ausgelöstem Sicherheitshub des Betriebsstrangs gleichzeitig in Auf-Richtung (Sicherheitsrich­ tung) betätigt, dann wird diese Stellbewegung noch zusätzlich dem eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgang überlagert. Dies bewirkt die Klinke 19 des Richtgesperrs RS, die in das gezahnte Sperrad 10 a der Bremsvorrichtung 10 eingreift und dieses nur in der vom eigenmediumbetätigten Öffnungsvorgang (Sicherheitshub) erzeugten Drehrichtung freigibt. Die gleiche Wirkung kann auch mit einem Freilauf erzielt werden (anstatt Klinke 19 und Sperrad 10 a).

Zusätzlich zum Betriebsstrang BS sind noch zwei unabhängige Sicherheitsstränge SSt 1, SSt 2, die im wesentlichen aus den nichtselbsthemmenden Sicherheitsspindeln 20 a und 20 b mit den zugehörigen Bremsmagneten 16 b und 16 c bestehen, verbunden.

Im normalen Betriebszustand befinden sich die Sicherheitsspindeln 20 a, 20 b im ausgefahrenen Zustand (entsprechend der gezeichneten Stellung). Gleichzeitig sind die beiden Sicherheitsspindeln über die zugehörigen Sicherheitsspindelmuttern 23 und den Brems­ magneten 16 b bzw. 16 c festgebremst. Dadurch besteht eine starre Verbindung zwischen dem Spindelgestänge 4 a und 4 b und damit auch zwischen einem ersten und einem zweiten Spindelabschnitt 4.1, 4.2. Werden aber durch Ansprechen der Druckwächter 15 b oder 15 c die Bremsmagnete 16 b oder 16 c spannungslos, dann wird die starre Verbindung zwischen dem Spindelgestänge 4 a und 4 b aufgehoben. Die Kraft des Eigenmediums schiebt dann über den ersten Spindelabschnitt 4.1 das kippbar gelagerte Spindelgestänge 4 a mit der Sicherheitsspindel 20 a oder 20 b durch die sich drehende Sicherheitsspindelmuttern nach oben.

Der Drosselkörper 3 kann immer die Aufendlage erreichen, sobald über einen Strang (Betriebs- oder Sicherheitsstrang) der Sicherheitshub ausgelöst wird. Dies gilt natürlich auch beim gleichzeitigen Ansprechen von zwei oder drei Strängen.

Die Sicherheitsstränge sind ebenfalls über die Handtaster 18 b und 18 c, sowie die Bremsmagnete 16 b und 16 c getrennt prüfbar. Hier ist die Prüfung ebenfalls unterhalb des Sicherheitsdrucks möglich.

Aus Fig. 3 erkennt man, daß wenigstens ein einem Druckwächter 15 a nachgeschalteter Bremsmagnet 16 a vorgesehen ist, welcher die Schnellgangeinrichtung SG arretiert oder freigibt, und daß wenigstens ein einem weiteren Druckwächter 15 b über eine Signalleitung nachgeschalteter zusätzlicher Sicherheitsstrang SSt 1 vorgesehen ist, welcher mit Mitteln 16 b, 20 a, 4 a zum Verlagern eines den Drosselkörper 3 aufweisenden ersten Spindelabschnitts 4.1 in die Öffnungsstellung relativ zu einem federelastisch (Feder 22) mit dem ersten Spindelabschnitt 4.1 gekuppelten zweiten Spindelabschnitt 4.2, der den nichtselbst­ hemmenden Spindeltrieb aufweist, versehen ist, wenn ein Druck­ wächter-Auslösesignal ansteht. Dargestellt sind zwei zustätz­ liche Sicherheitsstränge SSt 1, SSt 2. Der erste Spindelab­ schnitt 4.1 ist mit dem zweiten Spindelabschnitt 4.2 über eine Druckfeder-Anordnung 22 gekoppelt. An das dem Drosselkörper 3 abgewandte Ende des ersten Spindelabschnitts 4.1 ist ein Sicherheitshebel 4 a angelenkt, mit wenigstens einem freien Ende, an welches eine im wesentlichen parallel zur Ventil­ spindel 4 verlaufende Nebenspindel 20 a, 20 b über ein Langloch- Gelenk angelenkt ist. Zu der Nebenspindel 20 a, 20 b gehört ein nichtselbsthemmender Nebenspindeltrieb mit wenigstens einer ersten mit der Spindelmutter 23 umlaufend gelagerten Brems­ scheibe 24 und ein zweiter Bremsmagnet 16 b, welcher normaler­ weise die Nebenspindel 20 a an ihrer Bremsscheibe 24 festhält und im Falle der Zuführung eines Auslösesignals vom zugehörigen Druckwächter 15 b die Spindelmutter 23 zur Drehung und die Neben­ spindel 20 a zur Axialbewegung freigibt. Das Gehäuse 25 von Nebenspindeltrieb und zweitem Bremsmagnet 16 b ist mit dem zweiten Spindelabschnitt 4.2 starr gekoppelt und mit diesem längsverschieblich gelagert. Entsprechendes gilt für den zweiten Sicherheitsstrang SSt 2. Deshalb ist bevorzugt der Sicherheitshebel 4 a nach Art einer Wippe zweiarmig ausgebildet und an seine beiden freien Enden sind je eine Nebenspindel 20 a, 20 b mit je einem Nebenspindeltrieb angelenkt, wobei die Gehäuse 25 der beiden Nebenspindeltriebe und ihre zugehörigen Brems­ magnete 16 b, 16 c über eine Gehäusebrücke 4 b miteinander und die Gehäusebrücke 4 b mit dem zweiten Spindelabschnitt 4.2 der Ventil­ spindel 4 fest verbunden sind.

Erläuterung von Fig. 4 bis Fig. 6:

Die Planetengetriebestufe ist in den Fig. 4 bis 6 generell mit B bezeichnet, sie weist zwei diametral einander gegenüber­ liegende Planetenräder b 1 und b 2 auf, die an ihrem inneren Umfang mit dem Sonnenrad A kämmen und ihrem Außenumfang mit einer Innenverzahnung des Hohlrades C kämmen. Letzteres gehört zur Schnellgangeinrichtung SG, d. h., wenn letztere vom Brems­ magneten freigegeben ist, kann die Drehung des Abtriebswellen­ zapfens über den Schneckentrieb 9 (Fig. 1-3) ungebremst erfolgen; der Drosselkörper 3 gelangt in seine Öffnungsstellung (Fig. 1 bzw. 3) oder in seine Schließstellung (Fig. 2).

Die Tabelle nach Fig. 6 zeigt zunächst, daß im Regelbetrieb das Sonnenrad A angetrieben wird und die Planetenstufe B mitnimmt, wogegen die Schnellgangeinrichtung SG festgebremst ist. Dabei stellt der Innenzahnkranz von SG eine feste Rollbahn für die Planetenräder b 1, b 2 dar.

Erfolgt nun ein Signal "Ansprechdruck erreicht" durch einen der Druckwächter, so wird der entsprechende Bremsmagnet gelüftet, d. h., die Schnellgangeinrichtung SG wird freigegeben, vgl. die rechte Spalte der Tabelle nach Fig. 6. Die vom Abtriebswellen­ zapfen angetriebene Planetengetriebestufe nimmt über den Schneckentrieb die Welle der Schnellgangeinrichtung SG mit, wobei es gleichgültg ist, ob das Sonnenrad A von der Regel­ einrichtung bewegt wird oder nicht. In diesem Betriebsfall (Ansprechen der Sicherheitseinrichtung) stellt das Sonnenrad A eine Rollbahn für die Planetenräder b 1, b 2 dar, die entweder feststeht (wenn kein Regelbefehl vorliegt) oder sich selbst bewegt.

Claims (16)

1. Stellantrieb für Sicherheitsventile von Sicherheitsstationen zur Dosierung von Energieströmen in Form von Gasen, Dämpfen oder Wasser, insbesondere in Wärme- oder Industriekraftwerken, wobei das Sicherheitsventil wenigstens einen relativ zu einem Ventilsitz verstellbaren Drosselkörper (3, 3 a) aufweist, der einen vom Arbeitsmedium durchströmten Drosselquerschnitt bei Auftreten eines Ansprechdruckes, der einen zulässigen Druck auf der Zu- oder Abströmseite des Sicherheitsventils erreicht oder überschreitet, öffnet oder schließt,

• - mit einem Spindeltrieb (4, 5, 7, 8) für den Drosselkörper (3, 3 a) und
• - mit einer an den Spindeltrieb (4, 5, 7, 8) angekuppelten Planetengetriebestufe (11) zur superponierbaren Einleitung eines ersten Antriebsdrehmomentes von einem Regelantrieb mit Regelmotor (13) und eines zweiten Antriebsdrehmomentes von einer Schnellgangeinrichtung (SG) zur schnellen Ventilöffnung oder -schließung bei Erreichen oder Überschreiten des Ansprech­ druckes dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft für die Sicherheitsbewegung des Drossel­ körpers (3, 3 a) aus der auf den Drosselkörper wirkenden Druck­ differenz des Arbeitsmediums abgeleitet ist und daß hierzu
• - der Spindeltrieb (4, 5, 7) nichtselbsthemmend ausgeführt ist und
• - auch die Schnellgangeinrichtung (SG) über ein nichtselbst­ hemmendes Getriebe (9) an die Planetengetriebestufe (11) angekuppelt ist und wenigstens eine von einer lösbaren Bremsvorrichtung (10) normalerweise festgebremste Welle (9 a) aufweist, wobei die Bremsvorrichtung (10) bei Auftreten des Ansprechdruckes die Schnellgangeinrichtung (SG) zur Eigenmedium-angetriebenen Aus­ führung der Sicherheitsbewegung des Drosselkörpers (3, 3 a) in seine Sollstellung freigibt.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindel­ trieb (4, 5, 7, 8) für den Drosselkörper (3, 3 a) eine auf einer Ventilspindel (4) drehbar gelagerte Spindelmutter (5) und ein die Spindelmutter (5) drehbar lagerndes, jedoch axial fixierendes Spindelmuttergehäuse (7) aufweist, ferner einen Abtriebswellen­ zapfen (8) am Spindelmuttergehäuse (7), zum Zwecke, eine Drehung des Abtriebswellenzapfens (8) über Spindelmuttergehäuse (7) und Spindelmutter (5) in einen Axialschub von Spindel (4) und Drosselkörper (3, 3 a) bzw. umgekehrt umzuformen.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetengetriebestufe 11 mit dem Abtriebswellenzapfen (8) ver­ bunden ist und ihre Planetenräder (b 1, b 2) zum einen mit dem Außenumfang eines Sonnenrades (A) kämmen, das vom Regelantrieb (13) bewegbar ist, und zum anderen mit dem Innenumfang eines Hohlrades (C) kämmen, welches mit der Schnellgangeinrichtung (SG) gekuppelt ist.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnell­ gangeinrichtung (SG) über einen nichtselbsthemmenden Schnecken­ trieb (9) an die Planetengetriebestufe (11) angekuppelt ist.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9 a) der Schnellgangeinrichtung (SG) durch wenigstens eine Bremsvorrichtung (10) festbremsbar ist, daß der Bremseingriff der Bremsvorrichtung (10) bei Auftreten des Ansprechdrucks fernbetätigt lösbar ist und daß die Welle (9 a) mit einer Frei­ laufeinrichtung (RG) gekoppelt ist, welche eine Drehung der Welle (9 a) nur in eine mit der Sicherheitsbewegung des Drossel­ körpers korrespondierende Drehrichtung zuläßt.

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9 a) der Schnellgangeinrichtung (SG) wenigstens eine Bremsvorrichtung (10) aufweist, mit einer auf der Welle (9 a) festsitzenden und mit dieser umlaufenden ersten Bremsscheibe (10 a) und einer mit dieser normalerweise in Bremseingriff stehenden, axial verschieb­ bar, jedoch undrehbar gelagerten zweiten Bremsscheibe (10 b), welch letztere in und außer Bremseingriff verschiebbar gelagert ist, und daß der Welle (9 a) ferner ein Richtgesperre (RG) zugeordnet ist, welches im nicht festgebremsten Zustand der Welle (9 a) deren Drehung nur in eine Drehrichtung zuläßt, die mit der Sicherheits­ bewegung des Drosselkörpers (3, 3 a) korrespondiert.

7. Stellantrieb nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch wenigstens ein auf der Welle (9 a) der Schnellgangeinrichtung (SG) festsitzendes Klinkenrad (10 a) und wenigstens eine federbelastet in die Klinkenverzahnung des Klinkenrades (10 a) eingreifende, um eine wellenachsparallele Klinkenachse schwenkbar gelagerte Sperrklinke (19, 19 a).

8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drucküber­ wachung des Istdruckes und zur Auslösung der Bremsvorrichtung (10) bei Erreichen des Ansprechdruckes eine Druckwächteranordnung (DA) druckübertragend an eine Arbeitsmedium-Rohrleitung (2 b) des Sicherheitsventils angeschlossen ist und daß die von den Druck­ wächtern (15) erzeugten Auslösesignale einer Elektromagnet­ anordnung (EM) zuführbar sind, welche normalerweise die Bremsvor­ richtung (10) für die Welle (9 a) der Schnellgangeinrichtung (SG) in Bremseingriff hält und bei Zufuhr der Auslösesignale die Bremsvorrichtung (10) lüftet.

9. Stellantrieb nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Druckwächter (15; 15 a, 15 b, 15 c) und wenigstens zwei Brems­ magnete (16; 16 a, 16 b, 16 c) der Elektromagnetanordnung (EM), von denen jeder Bremsmagnet je einem der Druckwächter nachgeschaltet ist, und daß die wenigstens zwei Bremsmagnete (16) über ein gemeinsames Übertragungsglied (21) an die zweite Bremsschei­ be (10 b) zu deren Steuerung so angekoppelt sind, daß die Brems­ scheibe (10 b) schon bei Ansprechen wenigstens eines Brems­ magneten bzw. bei Anstehen wenigstens eines Auslösesignals der Druckwächter (15; 15 a, 15 b, 15 c) gelüftet wird.

10. Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei­ kanaliger Anordnung mit je einem Druckwächter-Bremsmagnet-Paar pro Kanal eine Eins-von-drei-Auslösung der Bremsmagnete (16; 16 a, 16 b, 16 c) durch die Druckwächter (15; 15 a, 15 b, 15 c) und eine Eins-von-drei-Auslösung der zweiten Bremsscheibe (10 b) durch die Bremsmagneta vorgesehen ist.

11. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zugehörige Sicherheitsventil als Öffnungsventil zum Schutz gegen Überdruck der an seine Anströmseite angeschlossenen Komponenten oder Rohrleitungen (2 b) ausgebildet ist und demgemäß die zugelassene Drehrichtung der Schnellgangeinrichtung (SG) mit der Ventilöffnungsrichtung (f 1) korrespondiert.

12. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zugehöri­ ge Sicherheitsventil als Schließventil zum Schutz gegen Über­ druck der an seine Abströmseite angeschlossenen Komponenten oder Rohrleitungen (2 c) ausgebildet ist und demgemäß die zugelassene Drehrichtung der Schnellgangeinrichtung (SG) mit der Ventilschließrichtung (f 2) korrespondiert.

13. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein einem Druckwächter (15 a) nachgeschalteter Bremsmagnet (16 a) vorgesehen ist, welcher die Schnellgangeinrichtung (SG) arretiert oder freigibt, und daß wenigstens ein einem weiteren Druck­ wächter (15 b) über eine Signalleitung nachgeschalteter zusätz­ licher Sicherheitsstrang (SSt 1) vorgesehen ist, welcher mit Mitteln (16 b, 20 a, 4 a) zum Verlagern eines den Drosselkörper (3) aufweisenden ersten Spindelabschnitts (4.1) in die Öffnungs­ stellung relativ zu einem federelastisch (Feder 22) mit dem ersten Spindelabschnitt (4.1) gekuppelten zweiten Spindel­ abschnitt (4.2), der den nicht selbsthemmenden Spindeltrieb aufweist, versehen ist, wenn ein Druckwächter-Auslösesignal ansteht.

14. Stellantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spindelabschnitt (4.1) mit dem zweiten Spindelabschnitt (4.2) über eine Druckfeder-Anordnung (22) gekoppelt ist und daß an das dem Drosselkörper (3) abgewandte Ende des ersten Spindel­ abschnitts (4.1) ein Sicherheitshebel (4 a) angelenkt ist, mit wenigstens einem freien Ende, an welches eine im wesentlichen parallel zur Ventilspindel (4) verlaufende Nebenspindel (20 a, 20 b) über ein Langloch-Gelenk angelenkt ist, daß zu der Neben­ spindel (20 a, 20 b) ein nicht selbsthemmender Nebenspindeltrieb mit wenigstens einer ersten mit der Spindelmutter (23) umlaufend gelagerten Bremsscheibe (24) gehört und ein zweiter Bremsmagnet (16 b), welcher normalerweise die Nebenspindel (20 a) an ihrer Bremsscheibe (24) festhält und im Falle der Zuführung eines Auslösesignals vom zugehörigen Druckwächter (15 b) die Spindelmutter (23) zur Drehung und die Nebenspindel (20 a) zur Axialbewegung freigibt.

15. Stellantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (25) von Nebenspindeltrieb und zweitem Bremsmagnet (16 b) mit dem zweiten Spindelabschnitt (4.2) starr gekoppelt und mit diesem längsverschieblich gelagert ist.

16. Stellantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitshebel (4 a) nach Art einer Wippe zweiarmig ausgebildet ist und an seine beiden freien Enden je eine Nebenspindel (20 a, 20 b) mit je einem Nebenspindeltrieb angelenkt sind, wobei die Gehäuse (25) der beiden Nebenspindeltriebe und ihre zugehörigen Bremsmagnete (16 b, 16 c) über eine Gehäusebrücke (4 b) miteinander und die Gehäusebrücke (4 b) mit dem zweiten Spindelabschnitt (4.2) der Ventilspindel (4) fest verbunden sind.